JPH04210458A - Ｆｅ―Ｐｔ感温磁性材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｌ策上二利ユニ■ 本発明はＦｅ−Ｐｔ感温磁性材料の製造方法に関し、よ
り詳しくは発熱体を癌腫瘍に埋め込んで高周波誘導加熱
をすることにより癌腫瘍を治療する温熱療法（ハイパー
サーミア）に用いられ、自己温度制御機能に優れるＦｅ
−Ｐｔ感温磁性材料の製造方法に関する。

炙困工弦ｌ 一般に癌細胞は熱に弱＜４３℃付近まで加熱されると死
滅するため、抗癌剤や放射線を使った治療では効果のな
い腫瘍に対しても有効な治療法と考えられている。しか
も癌の患部は血流が少ないので、周囲に比べて加熱され
易いため、癌の患部を局所的に加熱する温熱療法はきわ
めて有力な治療法となっている。

従来、癌の患部を加熱する方法として温水、超音波、マ
イクロ波、高周波などを使った非侵襲の治療法が試みら
れ、そのための装置の一部は製品化されている。これら
の方法はいずれも人体の組織そのものに直接熱を発生さ
せる方式であるため、生体の深部を加熱することは困難
で、深部癌の治療は不可能であった。また、測温センサ
ーを患部近傍に埋入しなければならず、苦痛を伴う他、
磁場内での正確な測温が困難である等の課題を有してい
た。更に口腔中のように金属が存在する場合には、高周
波による加熱はこの金属部分が過度に高温になるといっ
た危険性もある。

これに対し、より低い周波数になると人体は直接加熱さ
れず、発熱媒体を別に用いることで癌患部の局所的な加
温が可能となる。更にそのような低い周波数では、磁場
の生体組織による減衰が生じないので人体の奥深くまで
加温することも可能である。最近このような低い周波数
での加温実験が数多く行なわれており（日本ハイパーサ
ーミア誌３　（２）：１５５〜１６３昭和６２年他）、
例えばこれらの実験の発熱媒体（発熱体）にはＮｉ−２
９ａｔ％Ｃｕ、　Ｎｉ−４ｗｔ％Ｓｉ　、　Ｎｉ−７１
ａｔ％Ｐｄ等が用いられている。

ところで、誘導加熱による交流磁場方向の単位長さあた
りの発熱量Ｐと各因子の関係は下記の（１）式で表わさ
れる。

ｐｃｅ　　ｇ−ｐ・ｆ・ａ・Ｈ−（１）ここで ｕ　　発熱体の比透磁率　ｐ　発熱体の電気抵抗ａ　発
熱体（円柱）の半径 ｆ　交流磁場の周波数　Ｈ交流磁場の大きさをそれぞれ
表わす。

上記Ｕとρは材料因子であり、ρは常温〜１００℃程度
の低温域においては一般の金属材料の場合はとんど変化
しない。しかしμについては磁気変態点の近傍で大きく
変化する。すなわち磁気変態点以下では強磁性、磁気変
態点以上では常磁性となるため温度が上昇するとμは磁
気変態点を境としてその近傍で急激に低下する。その結
果誘導加熱で発熱体を加熱した場合、発熱量も磁気変態
点近傍で急激に小さくなる。ここで発熱体の磁気変態点
が癌細胞の死滅温度である４３℃よりやや高めにあれば
、その温度付近で体内への放熱Ｉと自己発熱量のバラン
スがとれて温度制御がなされ、患部が適度な温度に加温
される。他方、発熱体の磁気変態点が高過ぎると、癌細
胞だけでなく周囲の正常細胞の温度まで上昇してしまい
正常細胞まで死滅してしまう。そのため磁気変態点が癌
細胞の死滅温度よりやや高めであるような材料を発熱体
として選ばなければならない。

以上のような理由から磁気変態点が癌細胞の死滅温度で
ある４３℃よりやや高めにあるＮｉ−２９ａｔ％Ｃｕ、
　Ｎｉ−４ｗｔ％Ｓｉ　、　Ｎｉ−７１ａｔ％Ｐｄがそ
の材料として選ばれて発熱体として実験に用いられてい
る。

しかしこのような発熱体においてはＮｉが主要な構成元
素となっているため、Ｎｉの発癌性への懸念が実用化に
対する障壁となっていた。

このような経緯からこれらＮｉ合金に代わるものとして
特開昭６３−１０３０４８号公報に示されているように
、Ｆｅ−Ｐｔ合金が感温磁性発熱材料として実験に使用
され始めている。Ｆｅ−Ｐｔ合金の磁気変態点が低いこ
とはインバー効果を示すことから既によく知られている
。また２元系平衡状態図からも、Ｐｔ量の加減により癌
細胞の死滅温度である４３℃よりやや高めに磁気変態点
を制御することは可能であると考えられる。更にＦｅ−
Ｐｔ合金はＮ１のような発癌性物質として疑われる物質
を含んでおらず、感温磁性材料として癌の温熱治療に用
いられることが期待されている。

明が解？しようとする課題 しかし従来のＦｅ−Ｐｔ合金においては発癌性に対する
虞れは小さいものの、温度制御能力という点ではＮｉ−
２９ａｔ％Ｃｕ、　　Ｎｉ−４ｗｔ％Ｓｉ、　　Ｎｉ−
７１ａｔ％Ｐｄ等の感温磁性材料に比べて劣っているこ
とが本発明者らの追試から明らかになった。以下本発明
者らが行なった追試とその結果について説明する。

特開昭６３−１０３０４８号公報の実施例に示されてい
るが如く、Ｆ　ｅ　−（２３，５−３８，５）　ａｔ％
Ｐｔの溶製材を作成し、成分偏析を低減すること等を目
的として１１００℃で均質化焼鈍処理を行ない、この後
８００〜１１００℃の温度域から炉冷あるいは水冷した
発熱体を試作し、ファントム（寒天）中に発熱体を挿入
して加熱実験を行なった。挿入した発熱体から１５ｍｍ
離れた位置での昇温カーブをとったとこイ〕２種類の挙
動を示した。

すなわち、王として８３５℃以上の温度から水冷した場
合には、制御温度は１００℃以下の比較的望ましい温度
にとどまるものの、その温度に到達して±１℃の温度範
囲で制御できるまでの時間が約３０分と長＜　、　Ｎｉ
−２９ａｔ％Ｃｕの約６倍であった。一方主として８３
５℃以下の温度から水冷し７だ場合、または８３５℃以
上の温度から炉冷した場合には、所定温度に制御できる
までの時間は約５分とＮｉ−２９ａｔ、％Ｃｕと同程度
ながら、制御温度が１００〜１５０℃と高すぎた。これ
らの結果はいずれも徒釆のＦｅ−Ｐｔ合金が温度制御能
力の点でＮｉ−２９ａｔ％Ｃｕより劣ることを裏付けて
おり、従来のＦｅ−Ｐｔ合金そのままでは癌の温熱治療
材料とし、で適し、７ているものとは言い難いとの結論
を得た。

た。

更に本発明者らは従来のＦｅ−Ｐｔ合金の磁化−温度曲
線を採取しまたところ、第２図に示したごとく温度上昇
に伴う磁化の消失は１００℃付近の低温域と、３５０℃
伺近の高温域の２段階で起こり、これら２段階の変化は
Ｆｅ−Ｐｔ合金が２つの結晶構造（α′、γ）の相より
なっていることに起因しておこることを見出した。

このことからＦｅ−Ｐｔ合金では低温側の磁化変化率が
大きく、かつこの時の磁化変化温度（γ相の磁気変態点
）が適当な温度であることが感温磁性材料としての必要
な磁気特性であることを究明した。

更に従来のＦｅ−Ｐｔ合金である８００〜１１００℃の
温度域で熱処理した感温磁性材料の磁化−温度曲線の作
成とＸ線回折を行なったところ以下のことを見出した。

温度制御できるまでに要する時間の長い感温磁性材料は
、磁化−温度曲線における低温側の磁化変化率が小さく
、８００〜１１００℃の比較的高温域（例えば８３５℃
以上）から急冷されたものであり、構成相の１つである
γ相が完全に不規則状態となっていた。これは第３図に
示したＦｅ−Ｐ　を系の状態図によれば、不規ｔｉ１１
状態の）・相がそのままの状態で凍結されたことによる
と考えられる。

一方制御温度が高い感温磁性材料は、磁化−温度曲線に
おける低温側の磁化変化温度（γ相の田気変懸申、）が
高４ぎ、８００〜１１００℃の比較的低温域（例えば８
３５℃以下）から急冷されたか、または高温域から徐冷
されたものであり、γ相が完全に規則状態どなっていた
。これは同様に第３図の状態図によれば、規則状態のγ
相がそのまま凍結されたか、または不規則状態の）・相
が徐冷の過程で規則化されたものと考えられる６以七の
実験結果から従来のＦｅ−Ｐｔ合金を感温磁性材料とし
て用いる場合においては、Ｆｅ−Ｐｔ金合金γ相が完全
に不規則化状態であると、Ｆ’　ｅ　−Ｐ　を合金の磁
化−温度曲線の低温側の磁化変化温度は適切な温度（１
００″Ｃ以下）に保たれるもののそのときの磁化変化率
が小さくなってしまい、加温実験を行なった場合の発熱
体の温度制御できるまでの時間が長くなり、温度制御能
力が不十分となる。一方γ相が完全な規則状態であると
、Ｆｅ−Ｐｔ合金の磁化−温度曲線の低温側における磁
化変化率は大きくなり、温度制御できるまでの時間は短
くなるもののそのときの磁化変化温度が高くなりすぎ、
加温実験を行なった場合の発熱体の制御温度が限界であ
る１００℃を大きく上回ってしまうといった課題があっ
た。

本発明は上記した課題に鑑み発明されたものであって、
低温側における磁化変化率が大きく、磁化変化温度（γ
相の磁気変態点）が適切な温度（１００℃以下）に保た
れるようなＦｅ−Ｐｔ感温磁性材料の製造方法を提供す
ることを目的としている。

課　を解゛するための」二 Ｆｅ−Ｐｔ合金のγ相が完全な不規則状態と完全な規則
状態の中間にあるとき、つまり規則化が適度に進んだ状
態にあるときに、感温磁性材料としての必要磁気特性で
ある低温側での磁化変化率が大きいこと、及び磁化変化
温度が適切な温度に保たれることの両特性が満たされる
との知見から本発明は完成されるに至った。すなわち上
記目的を達成するために本発明に係るＦｅ−Ｐｔ感温磁
性材料の製造方法は、重量％でＰｔを５２〜６０％含有
し、残部がＦｅと不可避的不純物とからなる合金の溶製
材を４００〜６００　℃の温度範囲において１０分間以
上時効処理することを特徴としており、 また、前記合金の溶製材を８５０　℃以上の温度範囲に
おいて熱間加工後、空冷または油冷または水冷した後、
４００〜６００℃の温度範囲で１０分間以上時効処理す
ることを特徴としており、さらには、前記合金の溶製材
または熱間加工材を８５０℃以上の温度で溶体化処理し
、空冷、油冷または水冷した後４００〜６００℃の温度
１囲において１０分間以上時効処理することを特徴とし
ている。

旦 上記した方法によりＦｅ−Ｐｔ感温磁性材料を製造した
場合、Ｐｔ量を５２ｗｔ％以上にすることにより、Ｆｅ
−Ｐｔ合金の低温側の磁化変化の影響相であるγ相が高
温側の磁化変化の影響相であるａ′相に比べて量が少な
くなりすぎることはなく、その結果磁化−温度曲線の低
温側の磁化変化率は大きくなり、磁気変態点近傍での発
熱！変化も大きくなり温度制御能力が上がる。一方Ｐｔ
Ｊｌを６０ｗｔ％以下にすることにより、Ｆｅ−Ｐｔ合
金の低温側の磁化変化温度が制御温度の限界である］０
０℃以下に抑えられる。

また時効処理を行なう前の状態はγ相を一度完全な不規
則状態にしなければならず、本発明における合金の組成
においてγ相を不規則状態にするには、８５０℃以上の
温度から空冷程度の冷却を行なうことで可能となる。

また熱間加工の温度範囲を８５０℃以上とし、空冷する
ことによりその後の冷却過程でのγ相の過度な規則化が
抑えられ、その結果低温側の磁化変化温度（γ相の磁気
変態点）が１００℃以下に抑えられる。８５０℃未満の
？温度て熱間加工を行なうと、γ層の規則化が激しく生
し、その後の時効処理で適度な規則化を行なうことが不
可能となる。熱間加工温度の上限は特に限定されるもの
ではないが、１２００℃以上で行なうと結晶粒の粗大化
が起こるため１２００℃以下で行なうことが望ましい。

また空冷、油冷、水冷による溶体化処理温度を８５０℃
以上で行なったものについては上記と同様の理由により
γ相の不規則状態が十分に保たれる。

更に時効処理温度を４００〜６００℃とすることにより
、その前の処理でのγ相の不規則状態がある程度規則化
され、磁化−温度曲線の低温側の磁化変化率が大きくな
り、発熱量変化も大きくなり、温度制御能力が上がる。

一方、時効処理温度が４００℃より低いと、その前の処
理での不規則化状態が変化せず、低温側の磁化変化率が
小さくなる。また時効温度が６００℃を超えてしまうと
逆にγ相の規則化が進みすぎ、その結果として低温側の
磁化変化温度が高くなりすぎて制御温度が限界温度であ
る１００℃を超えてしまう。

また時効処理の時間を１０分以上とすることにより時効
処理前のγ相の不規則状態を適度に規則化させることが
でき、ひいては温度制御能力を上げることになる。時効
時間の上限は特に限定されるものではないが、１００時
間以上時効処理を行なってもγ相の規則性の変化はほと
んど生じない。

夾且胴 以下、本発明に係る実施例を説明する。

純度９９．９％以上のＦｅ、Ｐｔを使用し、５２〜６０
ｗｔ％Ｐｔの割合でＡｒ雰囲気中においてアーク溶解を
実施し、１０ｔ　Ｘ　４０ｗ　Ｘ　８０β　（重量的５
００ｇｒｗ）のインゴットを得た。またこれらのインゴ
ットうちの一部のものについては８５０〜１２００℃の
温度で１０ｔ、Ｘ４０ｗ　Ｘ８０ｊより３ｔ　Ｘ４０ｗ
　Ｘ　２６０１に熱間圧延を施した。これらのインゴッ
トあるいは熱延板より１．０中×３０ｅの棒状試験片を
５本切り出し、時効処理のみあるいは溶体化処理を行な
った後時効処理を実施した。溶体化処理としては８５０
〜１２００℃で３０分間水冷または油冷または空冷をし
、時効処理は４００〜６００℃で１０分から１００時間
の条件で行なった。

時効処理後１．１］中×３０２の棒状試験片のうちの１
本から約２０ｍｇの試験片を切り出し、磁化−温度曲線
の採取を行ない、残りの４本は加温実験に用いた。また
成分チエツクもこの時に実施した。

磁化−温度曲線は磁気天秤を用い、外部磁場５６００Ｇ
　ａ、昇温速度３℃／ｍｊｎの条件で第１図に示したよ
うに作成した。このようにして得られた曲線からＦｅ−
Ｐｔ感温磁性材料の必要磁気特性である低温側の磁化消
失温度と磁化消失率をそれぞれ求めた。その結果を第１
表に示す。

次に加温実験を図面に基づいて説明する。第４図に示し
たように１００ｔｘ　２００ｗｘ　３００１の寒天ファ
ントム１０の中心部に、１．０＋Ｘ　３０ｊの４本の棒
状試験片］ｌを１０ｍｍ間隔で２０ｍｍの深さまで垂直
に挿入し、−その４本の棒状試験片１１間の中心に光フ
アイバー製温度計１２を差し込んだ。そしてこの寒天フ
ァン［−ム１０を第５図に示すように対向接地された交
流磁場発生用装置１３の磁極対１４の間に置いた。この
時、棒状試験片１１が交流磁場方向に垂直になっている
ことを確認し実験を行なった。実験条件は周波数１００
ｋＨｚ、棒状試験片１１付近の磁場７０Ｇａで行なった
。実験は磁場をかけてから４本の棒状試験片１１間の温
度を、光フアイバー製温度計１２により１分間隔で読み
取り、±１℃で飲料した時点の温度を制御温度とし、そ
の時までの時間及び前記制御温度を棒状試験片１１すな
わち発熱体の自己温度制御能力を評価する性能値とした
。

以上の実験結果を第１表に示す。

実施例１〜２３の棒状試験片１１の制御温度は癌の死滅
温度である４３℃より高く、１００℃より低い４４．５
〜８０．５℃に制御されている。

しかも制御できるまでの時間は３〜７分程度と非常に短
かった。

比較立 比較例として本発明に係るＦｅ−Ｐｔ感温磁性材料の製
造方法の範囲外である成分範囲、熱延温度範囲、溶体化
処理温度、冷却方法、時効処理温度、時効処理時間等の
条件下で製造された材料についても実施例の場合と同様
に実験を行なった。

実験結果を第１表に示す。

Ｐｔｔが合金成分の下限を外れる比較例１、時効処理温
度の下限を外れる比較例５、時効処理時間が下限を外れ
る比較例７では温度制御できるまでに２０分以上かかっ
た。またＰｔ量が合金成分の上限を外れる比較例２、溶
体化処理温度が下限を外れる比較例３、冷却方法が異な
る比較例４、時効処理温度が上限を外れる比較例６、熱
延温度が下限を外れる比較例８では制御温度が１００℃
以上となってしまった。

更に比較例として時効処理を行なわない方法で感温磁性
材料を作成し、実施例と同様に実験を行なった。

実験結果を第１表に示す。

時効処理を行なわないものについては比較例９．１Ｏ１
１１ともに制御温度が高いかあるいは制御できるまでの
時間がかかりすぎている。

（以下余白） 光展１−９刃り里 息子の説明により明らかなように、本発明に係る方法に
より製造されたト’ｅ−Ｐｔ感温磁性材料は、癌細胞の
死滅温度である４３℃よりやや高めて、か一つ正常細胞
への影響の小さい１００℃未濯の温度に短時間で自己温
度制御することが可能であり、従来のＦｅ−Ｐｔ感温磁
性材料よりも温度制御能力が優れているため、癌患部の
局部的加熱が短時間で行なえることになる。従って発熱
媒体として感温磁性材料を用いた高周波誘導加熱による
２Ｂ熱治療の臨床化がこれにより促進されることが大い
に期待できる。

また本発明に係る方法により製造されたＦｅ−Ｐｔ感温
磁性材料は、高周波で１００℃以下の適切な温度に制御
できることから、生体への毒性も小さく電磁調理器用の
鍋等の発熱体等への利用も期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る方法により製造されたＦ　ｅ−Ｐ
　を感温磁性材料の磁化−温度曲線の１例を示すグラフ
、第２図は従来のＦ（・−Ｐ　を感温もＲ竹材料の磁化
−温度曲線を示すブラシ、第３［ヌ１はＦｅ−Ｐｔ系状
態図、第４区は加温実験時のＦ（−・−Ｐｔ感温磁性材
１−４で作成（、た棒状ＴＰのファントムへの挿入方法
を示す概略斜視図、第５図！ｉ　力［Ｔ温実験装置の構
成を示す概略正面図である。 特許出願人　　　住友金属Ｔ業株式会ネ４代　理　人　
：　弁理士　　弁内　龍ニ第１区 ｉ演（℃） ゑ廣（℃） 第３図 Ｗｉ　’１０　Ｐｔ ａ　ｔ　”／＋ｌ　Ｐ　ｔ 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％でＰｔを５２〜６０％含有し、残部がＦｅ
   と不可避的不純物とからなる合金の溶製材を４００〜６
   ００℃の温度範囲において１０分間以上時効処理するこ
   とを特徴とするＦｅ−Ｐｔ感温磁性材料の製造方法。
2. （２）重量％でＰｔを５２〜６０％含有し、残部がＦｅ
   と不可避的不純物とからなる合金の溶製材を８５０℃以
   上の温度範囲において熱間加工後、空冷または油冷また
   は水冷した後、４００〜６００℃の温度範囲で１０分間
   以上時効処理することを特徴とするＦｅ−Ｐｔ感温磁性
   材料の製造方法。
3. （３）重量％でＰｔを５２〜６０％含有し、残部がＦｅ
   と不可避的不純物とからなる合金の溶製材または熱間加
   工材を８５０℃以上の温度で溶体化処理し、空冷、油冷
   または水冷した後４００〜６００℃の温度範囲において
   １０分間以上時効処理することを特徴とするＦｅ−Ｐｔ
   感温磁性材料の製造方法。